16) Минералы класса: “Оксиды”

ОКСИДЫ — класс минералов, представленный химическими соединениями различных элементов с кислородом и насчитывающий около 300 минеральных видов. Наиболее распространены оксиды природные Si, Fe, Mn, Al, в меньшей мере Cu, U. Большинство оксидов природных — соединения с ионной связью, однако минералы кремнезёма характеризуются ковалентной связью, так же как оксиды природные других неметаллов (As, Se, Te) и халькофильных элементов (Cu, Pb, Zn, Sn, Hg, Cd, In, Bi, Sb). Традиционно в классе оксидов природных оксиды объединены с гидроксидами и оксигидратами (соединениями, содержащими одновременно О₂- и OH-).

Оксиды природные подразделяются на простые и сложные, а также на группы по катионному составу. К простым оксидам природным относятся минералы, содержащие только один кристаллохимический сорт катионов, т.е. соединения типа RO, R₂О₃, RO₂, включая и изоморфные смеси с такими типовыми формулами (например, с изовалентным изоморфизмом Mg₂+ Fe₂+, Mn₂+ Fe₂+, Al₃+ Fe₃+ и т.д.). Кроме того, простыми оксидами природными считаются минералы с указанными формулами, имеющие в своих кристаллических решётках крупные полости, в которых могут размещаться другие катионы, входящие в них в порядке ионного обмена, т.е. соединения включения (например, псиломелан, криптомелан и др.); обычно это оксиды природные с цеолитной водой или оксигидраты. К сложным оксидам природным относятся минералы с двумя и более кристаллохимическими сортами катионов, с типовыми формулами ABO3, AB2О4, AB2О6, AB1В2О₆ и т.д., в частности шпинель, хризоберилл, титано-тантало-ниобаты, вольфрамит и др. Настоящими сложными оксидами являются те из них, которые представляют по своей конституции гомо- или мезодесмические соединения, т.е. не содержат чётко обособленных анионных радикалов. По мере их оформления, т.е. с приобретением конституцией минералов черт, присущих гетеродесмическим соединениям, оксиды природные переходят в соли кислородных кислот (оксосоли); такие переходы имеют место среди титанатов, тантало-ниобатов, ванадатов, вольфраматов, молибдатов, хроматов. Поэтому отнесение всех перечисленных соединений, ранее выделявшихся в самостоятельные классы, к сложным оксидам в ряде случаев дискуссионно.

Наиболее распространённые среди простых оксидов природных — кварц, корунд, гематит, рутил, касситерит, пиролюзит, уранинит, бадделеит; среди сложных — магнетит, хромшпинелиды, шпинель, ильменит, вольфрамит, колумбит-танталит, пирохлор- микролит, перовскит, лопарит. В оксидах природных, особенно сложных, широко проявлен изо- и гетеровалентный изоморфизм; известно несколько изоморфных рядов (например, среди титано-тантало-ниобатов), двух-, трёх- и четырёхкомпонентных твёрдых растворов (смешанных кристаллов). В простых оксидах природных и в шпинелидах пределы изоморфной смесимости обычно резко сужаются с понижением температуры, вследствие чего многие из этих минералов представляют собой микрогетерогенные системы с многочисленными эндотаксическими включениями продуктов распада в основной матрице (магнетит, касситерит и др.). Для ряда сложных оксидов характерны существенные отклонения состава от стехиометрии, связанные с явлениями ионного обмена, изоморфным вхождением высокозарядных ионов (например, U4+, Th4+, TR3+ вместо Ca2+, и т.п.), адсорбцией примесей и переходом в метамиктное состояние. Метамиктные минералы широко распространены среди сложных оксидов природных (особенно титано-тантало-ниобатов), в меньшей мере — среди простых (настуран).

Кристаллические структуры большинства оксидов природных строятся по принципу заполнения катионами пустот в плотнейшей упаковке из анионов О₂-. При этом в простых оксидах природных высокозарядных катионов (Ti₄+, Zr₄+) плотнейшая упаковка сильно искажена. Ещё большие искажения наблюдаются у сложных оксидов природных, например титанатов и титано-тантало-ниобатов, обнаруживающих большое разнообразие структурных мотивов: цепочечные, субслоистые и другие вплоть до наиболее рыхлых — каркасных (перовскит, пирохлор).

Оксиды природные непереходных элементов обычно бесцветны и прозрачны, со стеклянным блеском. Оксиды природные переходных элементов окрашены в тёмные тона (бурые до чёрных) и часто имеют металлический или полуметаллический блеск (метамиктные — смоляной). Плотность оксидов природных в целом ниже, чем у сульфидов, а твёрдость — выше.

Образование оксидов природных связано с различными геологическими процессами: эндогенными, экзогенными и метаморфическими. Одни оксиды природные — акцессорные минералы изверженных пород (магнетит, ильменит, рутил и др.), другие относятся к породообразующим и жильным минералам (кварц). Многие оксиды природные полигенны, принадлежат к т.н. сквозным минералам (кварц, магнетит, гематит и др.). Титано-тантало-ниобаты распространены в пегматитах, карбонатитах, редкометалльных гранитах. Пиролюзит кроме осадочных морских месторождений встречается в гидротермальных жилах и корах выветривания. Оксиды природные обычно устойчивы к процессам окисления и часто накапливаются в россыпях (магнетит, ильменит, рутил, касситерит, колумбит, лопарит и др.) или корах выветривания (пирохлор, колумбит). Отдельные оксиды природные, наоборот, образуются в узком диапазоне условий и потому типоморфны для определённых геологических обстановок (например, бадделеит — для карбонатитов, хризоберилл — для скарново-грейзеновых месторождений). Большое практическое значение оксидов природных определяется тем, что к ним принадлежат такие важнейшие рудные минералы, как магнетит, гематит, пиролюзит, касситерит, ильменит, рутил, лопарит, пирохлор, микролит, танталит, колумбит, вольфрамит; хромит, бадделеит и др., а также кварц (в т.ч. аметист, агат, цитрин и др.), корунд и его драгоценные разновидности (рубин, сапфир), ювелирные разновидности хризоберилла (александрит) и т.д.